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为了缓解枝晶的生长,目前已经开发出几种方法了,包括调整电解液、采用人造固体电解质接口层与电极结构等。
“我们发现,藉由大量减少局部电流密度,就能有效抑制锂枝晶的生长。根据这样的概念,我们采用具有超高比表面积的非堆栈石墨烯材料,打造出纳米结构的阳极。结果显示这是一种十分有效的方法,”清华大学化学工程博士研究生兼该研究的主要作者RuiZhang解释,“此外,我们采用双盐电解液,取得更稳定且更灵活的固态电解质接口,以避免锂金属与电解液进一步发生反应。”
基于石墨烯的阳极带来多方面的进展,包括1666m2g-1的较大比表面积带来石墨烯阳极表面的超低局部电流密度(仅有采用铜箔阳极时的万分之一),同时抑制了枝晶的生长,从而带来均匀的锂沉积形态。
由于非堆栈石墨烯的高孔隙容量(1.65cm2g-1),这种阳极还可提供4.0mAhmg-1的高稳定循环性能,比锂离子电池中的石墨烯阳极(0.372mAhmg-1)更高10倍。
该阳极并展现高导电性(435Scm-1),带来较低的接口阻抗、稳定的充/放电性能,以及高循环效率。
“具有高比表面积的导电纳米结构阳极带来了超低的局部电流密度,这将有助于提高锂金属阳极的稳定度与电化学性能,”该研究的另一名作者Xin-BingCheng表示。相关研究成果已发表于最新一期的《先进材料》(AdvancedMaterials)期刊中。
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